韋如萍，胡德活，鄭會(huì)全，王潤(rùn)輝，晏 姝，朱火生，朱光漢

（1. 廣東省林業(yè)科學(xué)研究院，廣東廣州510520； 2. 廣東省樂昌林場(chǎng)，廣東樂昌 512200）

杉木優(yōu)樹生長(zhǎng)性狀和材質(zhì)性狀的研究

韋如萍1，胡德活1，鄭會(huì)全1，王潤(rùn)輝1，晏 姝1，朱火生2，朱光漢2

（1. 廣東省林業(yè)科學(xué)研究院，廣東廣州510520； 2. 廣東省樂昌林場(chǎng)，廣東樂昌 512200）

采用5株優(yōu)勢(shì)木法進(jìn)行杉木優(yōu)樹選擇，并從生長(zhǎng)和材質(zhì)性狀進(jìn)行分析。97株候選優(yōu)樹生長(zhǎng)和材質(zhì)性狀表現(xiàn)優(yōu)良，其中94株樹高、胸徑和單株材積分別高于優(yōu)勢(shì)木5%、20%及50%以上，58株心材比大于50%，92株管胞長(zhǎng)寬比大于50，木材基本密度變幅為0.251 1～0.393 1 g/cm3。心材比和木材基本密度均值隨年齡增大而增加，而管胞長(zhǎng)寬比均值在6個(gè)年齡間差異不明顯。以優(yōu)良鋸材為培育目標(biāo)時(shí)，有47株候選優(yōu)樹入選，與優(yōu)勢(shì)木相比，胸徑生長(zhǎng)量提高47.7%～83.9%，單株材積生長(zhǎng)量提高144.3%～336.7%，木材基本密度較平均木提高0.91%～9.33%，心材比達(dá)到44.38%～56.65%。以優(yōu)良紙漿纖維材為培育目標(biāo)時(shí)，有33株候選優(yōu)樹入選，其木材干物質(zhì)積累量為24.91～35.37g，與優(yōu)樹群體均值相比提高14.04%～61.97%，與平均木群體均值相比提高247.73%～393.87%。

杉木；優(yōu)樹；生長(zhǎng)性狀；材質(zhì)性狀；木材基本密度；管胞形態(tài)

杉木 Cunninghamia lanceolata ( Lamb. ) Hook是我國(guó)南方具悠久栽培歷史的重要工業(yè)用材樹種。本文研究的杉木優(yōu)樹主要分布于南嶺山地南側(cè)的廣東省樂昌市，屬于廣東樂昌杉木種源，也被當(dāng)?shù)厝怂追Q“樂昌油杉”，是杉木中的黃枝杉類別，其嫩枝和新葉為淺綠色，無白色蠟粉，葉表面有光澤，葉片較尖而稍硬，先端銳尖，木材心材比例大且色紅而堅(jiān)實(shí)，在當(dāng)?shù)厣寄驹耘嗳后w中占絕大比例。因其生長(zhǎng)迅速、材質(zhì)優(yōu)良、紅心材比率高、抗性及適應(yīng)性較強(qiáng)等特點(diǎn)，又素有“廣東紅心杉”之稱，被廣泛應(yīng)用于房屋、家具、造船、制器皿等方面[1-2]。在1978年全國(guó)杉木地理種源試驗(yàn)中，廣東樂昌杉木種源，也即“樂昌油杉”與全國(guó)45個(gè)產(chǎn)地及廣東省12個(gè)產(chǎn)地的杉木評(píng)比中表現(xiàn)優(yōu)秀，被評(píng)為全國(guó)杉木優(yōu)良種源之一[3]。前期試驗(yàn)表明，廣東樂昌杉木種源的胸徑平均年生長(zhǎng)量達(dá)1.1 cm以上，樹高年生長(zhǎng)量達(dá)1.0 m以上，心材比在54.5%以上[2]。但近年來，這一優(yōu)良杉木種源面臨著基因資源喪失的局面，因此，有必要及時(shí)挖掘、保護(hù)和利用現(xiàn)有資源，并對(duì)其開展系統(tǒng)的遺傳改良研究。優(yōu)樹選擇是林木遺傳改良的重要組成部分，并可為種子園營(yíng)建提供繁殖材料，因此，對(duì)廣東樂昌杉木種源（“樂昌油杉”）進(jìn)行優(yōu)樹選擇及評(píng)價(jià)具有重要意義。

1 材料與方法

1.1 選優(yōu)林分概況

根據(jù)廣東樂昌杉木種源的資源分布現(xiàn)狀，在其天然分布中心，即廣東省樂昌市內(nèi)選擇來源清晰、長(zhǎng)勢(shì)良好、健康的林分為對(duì)象。所選目的林分于1941～1985年用廣東樂昌杉木種源實(shí)生苗造林，也即預(yù)選優(yōu)樹樹齡段在25～69年生，林分密度1 050～1 500 株/hm2，林分郁閉度0.6～0.8，海拔高度179.5～943.0 m，詳細(xì)情況見表1。

表1 選優(yōu)林分概況Table 1 Overview of plus tree stands

1.2 選優(yōu)方法與觀測(cè)指標(biāo)

1.2.1 踏查

于2010年9～12月開展優(yōu)樹選擇工作，在廣東樂昌杉木種源天然分布區(qū)內(nèi)，通過走訪和踏查，選擇適合的林分后，調(diào)查了解林地基本概況和林木生長(zhǎng)狀況等，初步選出候選優(yōu)樹并作好標(biāo)記。

1.2.2 實(shí)測(cè)候選優(yōu)樹

采用5 株優(yōu)勢(shì)木對(duì)比法進(jìn)行優(yōu)樹選擇，并實(shí)測(cè)候選優(yōu)樹的樹高和胸徑。在6種不同林齡的林分中，共選出97株候選優(yōu)樹（見表1）。

1.2.3 測(cè)定優(yōu)勢(shì)木

以候選優(yōu)樹為中心，在直徑15～30 m 的范圍內(nèi)，確定5株優(yōu)勢(shì)木并實(shí)測(cè)樹高和胸徑值。

1.2.4 采集木芯

于植株胸高處上坡方向分別鉆取97株候選優(yōu)樹及平均木（5株優(yōu)勢(shì)木均值）的木芯，然后裝入封口塑料袋內(nèi)帶回實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行材性測(cè)定。

1.3 材性測(cè)定方法

木材基本密度采用飽和含水率法[4-6]測(cè)定；心材比是心材邊緣到髓心的長(zhǎng)度為半徑的圓盤面積除以整個(gè)圓盤面積所得的比值。木材管胞長(zhǎng)度與寬度參照黃壽先等[7]報(bào)道的方法測(cè)定。

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析

數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析采用Microsoft Excel 和Statistical Analysis System (SAS V8.1)進(jìn)行分析。候選優(yōu)樹單株材積、木材基本密度依照如下公式計(jì)算[8]：

V=0.000058777042×D1.9699831×H0.89646157，（V、D、H 分別為單株材積、胸徑和樹高）；

木材基本密度 ρ=1/[(Gmw/Gh)-0.346]，（Gmw、Gh分別為飽和含水率時(shí)重量和絕干重量）。

2 結(jié)果與分析

2.1 候選優(yōu)樹生長(zhǎng)性狀差異分析

候選優(yōu)樹及優(yōu)勢(shì)木的樹高、胸徑及單株材積變異情況見表2。由表2可知，97株候選優(yōu)樹樹高變幅為11.0～24.0 m，較優(yōu)勢(shì)木提高了1.7%～99.0%，其中有95株優(yōu)于優(yōu)勢(shì)木5%以上；胸徑變幅為23.6～44.4 cm，較優(yōu)勢(shì)木提高了17.5%～110.1%，有96株優(yōu)于優(yōu)勢(shì)木22.0%以上；單株材積變幅為0.3172～1.4825 m3，均較優(yōu)勢(shì)木提高了50%以上，增幅為56.7%～502.1%。

候選優(yōu)樹樹高、胸徑和單株材積年生長(zhǎng)量見圖1～圖3。97株候選優(yōu)樹樹高年生長(zhǎng)量變幅為0.25～0.84 m/a，隨樹齡增加呈下降趨勢(shì)，以25年生最大，為0.72 m/a，69年生最小，為0.27 m/a；胸徑年生長(zhǎng)量變幅為0.49～1.34 cm/a，也隨樹齡增加而遞減，25年生最大，為1.13 cm/a，69年生最小，為0.54 cm/a；單株材積年生長(zhǎng)量變幅為0.009 16～0.034 77 m3/a，總體變化趨勢(shì)與樹高和胸徑相似，也以25年生最大，為0.022 78 m3/a，69年生最小，為0.014 52 m3/a。

2.2 候選優(yōu)樹材質(zhì)性狀差異分析

2.2.1 心材比和木材基本密度的差異

由表3可知，97株候選優(yōu)樹心材比變幅較大，為29.24%～72.25%，有58株大于50%；心材比優(yōu)于平均木的有73株，增幅為0.07%～121.72%。木材基本密度變幅為0.251 1～0.393 1 g/cm3，有58株大于0.30 g/cm3，優(yōu)于平均木的有38株，增幅為0.4%～85.6%。

表2 候選優(yōu)樹生長(zhǎng)性狀差異情況Table 2 Differences of growth traits of candidate plus trees

圖1 不同年齡候選優(yōu)樹樹高年生長(zhǎng)量均值Fig. 1 Annual average growth of tree height in different ages

圖2 不同年齡候選優(yōu)樹胸徑年生長(zhǎng)量均值Fig. 2 Annual average growth of DBH in different ages

圖3 不同年齡候選優(yōu)樹單株材積年生長(zhǎng)量均值Fig. 3 Annual average growth of volume in different ages

表3 候選優(yōu)樹心材比和木材基本密度差異情況Table 3 Differences of red-heartwood ratio and wood basic density of candidate plus trees

不同年齡候選優(yōu)樹的心材比均值變幅為45.82%～58.39%（見圖4、圖5），有隨年齡增大而增加的趨勢(shì)，但34～69年生的差異不明顯，變幅為53.19%～58.3%，69年生的與25、27年生的差別較大。各年齡心材比大于50%的株數(shù)所占比例為26.7%～83.4%，以25年生的最低，為26.7%，43年生的最高，為83.4%，此后有所下降。

不同年齡候選優(yōu)樹木材基本密度均值變幅為0.291 5～ 0.314 6 g/cm3（見圖 6、圖7），呈先增加后減少趨勢(shì)，以56年生的最大。木材基本密度大于0.30 g/cm3的比率有隨年齡增加而增大的趨勢(shì)，其中25、27年生的較小，分別為40%和27.3%，56、69年生的比例最大，均達(dá)100%。

2.2.2 木材管胞長(zhǎng)度和管胞寬度的差異

木材管胞長(zhǎng)度保持在330 μm以上，長(zhǎng)寬比大于50，且長(zhǎng)度越長(zhǎng)，比率越高，紙張的撕裂度、抗拉強(qiáng)度、耐破度、耐折度等也越強(qiáng)，紙漿得率也越高[9]。97株候選優(yōu)樹管胞長(zhǎng)度為1831.29～3449.67 μm，管胞寬度為32.02～99.46 μm，管胞長(zhǎng)寬比為28.15～82.44；有59株候選優(yōu)樹管胞長(zhǎng)度優(yōu)于平均木，增幅0.1%～91.9%；管胞長(zhǎng)寬比大于50的有92株，優(yōu)于平均木的有46株，增幅0.36%～48.13%。

6個(gè)年齡候選優(yōu)樹的木材管胞長(zhǎng)度、寬度均值分別為2 402.78～2 909.44 μm和40.54～47.32 μm，差異不明顯。管胞長(zhǎng)寬比均值為50.95～69.12（見圖8、圖9），以27年生的最低，其余各年齡均值差異不明顯，為61.93～69.12；各年齡木材管胞長(zhǎng)寬比大于50的比率也有相似變化，以27年生的最小，為72.7%，其余年齡的差異不大，為94.5%～100%。

圖4 不同年齡候選優(yōu)樹心材比均值Fig. 4 Average of red-heartwood ratio in different ages

圖5 不同年齡候選優(yōu)樹心材比＞50%的比率Fig. 5 Rates of red-heartwood ratio greater than 50% in different ages

圖6 不同年齡候選優(yōu)樹木材基本密度均值Fig. 6 Average of wood basic density in different ages

圖7 不同年齡候選優(yōu)樹木材基本密度＞0.3 g/cm3的比率Fig. 7 Rates of wood basic density greater than 0.3 g/cm3 in different ages

表4 候選優(yōu)樹木材管胞長(zhǎng)度和管胞寬度差異Table 4 Differences of tracheid length and width of candidate plus tree wood

圖8 不同年齡木材管胞長(zhǎng)寬比均值Fig. 8 Average of tracheid length-width ratio of different age wood

圖9 不同年齡木材管胞長(zhǎng)寬比＞50的比率Fig. 9 Rates of tracheid length-width ratio greater than 50 in different ages

2.3 候選優(yōu)樹分類評(píng)價(jià)

若對(duì)候選優(yōu)樹按優(yōu)良鋸材及優(yōu)良紙漿纖維材兩個(gè)培育目標(biāo)分類，結(jié)果見表5、表6。作為優(yōu)良鋸材，要求徑生長(zhǎng)量大、木材基本密度高、形質(zhì)優(yōu)[11]。由表5可知，以樹高、胸徑及單株材積分別大于5株優(yōu)勢(shì)木5%、20%及50%以上，木材基本密度不低于各自年齡段內(nèi)平均木均值為入選標(biāo)準(zhǔn)，共有47株候選優(yōu)樹入選，與優(yōu)勢(shì)木相比，胸徑提高了47.7%～83.9%，單株材積提高了144.3%～336.7%，木材基本密度較平均木提高了0.91%～9.33%，心材比為44.38%～56.65%；6個(gè)年齡的優(yōu)樹入選率為45.0%～55.6%，以43年生的最多，25、56年生的較少。

紙漿纖維材選育目標(biāo)要求速生豐產(chǎn)，單位時(shí)間單位面積的紙漿材收獲量最大[12]。以木材干物質(zhì)產(chǎn)量( 單株材積與木材基本密度的乘積) 大于總體平均值10%、大于平均木均值 70% 為紙漿纖維材入選標(biāo)準(zhǔn)，共有33株候選優(yōu)樹入選（見表6），其木材干物質(zhì)積累量為24.91～35.37 g，與優(yōu)樹群體均值相比提高了14.04%～61.97%，與平均木群體均值相比提高了247.73%～393.87%，管胞長(zhǎng)寬比為53.33～72.88。6個(gè)年齡的優(yōu)樹入選率以69年生的最高，達(dá)100%，其次為56、43年生的，分別為75%、50%，25～34年生的較少，為6.7%～14.3%。

表5 適宜培育優(yōu)良鋸材的候選優(yōu)樹Table 5 Candidate plus trees suitable for cultivating superior sawn timber

表6 適宜培育優(yōu)良紙漿纖維材的候選優(yōu)樹Table 6 Candidate plus trees suitable for cultivating superior pulp fiber material

3 結(jié)論與討論

本研究的候選優(yōu)樹具有良好生長(zhǎng)性狀，與5株優(yōu)勢(shì)木相比，其樹高、胸徑及材積分別高出5%、20%及50%的有94株，充分體現(xiàn)了優(yōu)中選優(yōu)的目的。6個(gè)年齡候選優(yōu)樹的樹高、胸徑和單株材積年生長(zhǎng)量均值隨樹齡增加呈下降趨勢(shì)，均以25年生的最大。

候選優(yōu)樹心材比和木材基本密度在不同年齡間有較大變化，心材比大于50%的有58株優(yōu)樹，木材基本密度變幅為0.291 5～0.314 6 g/cm3，心材比和木材基本密度優(yōu)于平均木的分別有73株和38株。6個(gè)年齡候選優(yōu)樹的心材比和木材基本密度均值有隨年齡增大而增加的趨勢(shì)，總體上以34～69年生的較好，性狀均值變化不明顯，但56、69年生的與25、27年生的差別較大。

木材基本密度和管胞性狀作為針葉樹材性的重要指標(biāo)[16-17]，在紙漿造紙工業(yè)中不僅影響制漿得率，而且影響到紙張質(zhì)量，因此在針葉材改良中具有重要地位[13]。針葉材管胞占組成體積的90%以上[14]，針對(duì)于造紙方面，一般認(rèn)為管胞長(zhǎng)度越長(zhǎng)、長(zhǎng)寬比越大，紙張的各項(xiàng)物理力學(xué)性能均能得到有效提高[9,15]。一般認(rèn)為長(zhǎng)寬比大于50就適宜制漿造紙，且愈大愈好[18]。本研究97株候選優(yōu)樹中有92株管胞長(zhǎng)寬比大于50。優(yōu)樹管胞長(zhǎng)寬比均值在6個(gè)年齡間差異不明顯。

以優(yōu)良鋸材為選育目標(biāo)時(shí)，有47株候選優(yōu)樹入選，與優(yōu)勢(shì)木相比，其胸徑提高了47.7%～83.9%，單株材積提高了144.3%～336.7%，木材基本密度較平均木提高了0.91%～9.33%，心材比達(dá)到44.38%～56.65%。6個(gè)年齡優(yōu)良鋸材的優(yōu)樹入選率為45.0%～55.6%，以43年生最大。以優(yōu)良紙漿纖維材為選育目標(biāo)時(shí)，有33株優(yōu)樹入選，其木材干物質(zhì)積累量為24.91～35.37g，與優(yōu)樹群體均值相比提高了14.04%～61.97%，與平均木群體均值相比提高了247.73%～393.87%，管胞長(zhǎng)寬比達(dá)到53.33～72.88。各年齡優(yōu)良紙漿纖維材的優(yōu)樹入選率為6.7%～100%，以69年生最高。

所選97株候選優(yōu)樹均采集枝條進(jìn)行異地嫁接保存，有待進(jìn)一步研究；而依據(jù)不同培育目標(biāo)進(jìn)行分類評(píng)價(jià)后入選的優(yōu)良單株，可作為初級(jí)種子園的建園材料進(jìn)行深入研究。這些優(yōu)樹資源也為杉木，特別是廣東樂昌杉木種源（“樂昌油杉”）的遺傳改良奠定了豐富物質(zhì)基礎(chǔ)。

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Study on growth traits and wood properties of superior tree of Cunninghamia lanceolata

WEI Ru-ping1, HU De-huo1, ZHENG Hui-quan1, WANG Run-hui1, YAN Shu1, ZHU Huo-sheng2, ZHU Guang-han2
(1.Guangdong Academy of Forestry, Guangzhou 510520, Guangdong, China; 2. Forest Farm of Lechang, Lechang 512200, Guangdong, China)

By using the method of 5 dominant trees comparison and analyzing growth traits and wood properties of Cunninghamia lanceolata, 97 candidate trees were obtained. Of them, 94 trees’ height, DBH and volume increased by 5%, 20% and 50% compared to the 5 dominant trees respectively, 58 trees’ heartwood ratios were more than 50.0%, 92 trees’ length-width ratios of tracheid were greater than 50, and wood basic density ranged from 0.2511 to 0.393 1 g/cm3. The heartwood ratio and wood basic density increased with the increasing of tree ages, but the mean values of length-width ratios among 6 tree ages had no signif i cant differences. Of 97 candidate trees, 47 plus trees were selected for superior sawn timber, which’s DBH, volume growth of single strain and wood basic density raised by 47.7%～83.9%, 144.3%～336.7%, 0.91% ～ 9.33% respectively, compared to the dominant trees, and 47 plus trees’ heartwood ratios reached 44.38%～56.65%. There were 33 plus trees selected for superior pulp fi ber materials with wood dry-matter accumulation 24.91～35.37g, the accumulation increased by 14.04%～61.97% or 247.73%～ 393.87% higher than the average value of dominant tree groups or average tree groups.

Cunninghamia lanceolata; superior tree; growth traits; wood properties; wood basic density; tracheid morphology

S791.27；S781.8

A

1673-923X(2013)02-0028-06

2012-06-13

國(guó)家林業(yè)公益性行業(yè)科研專項(xiàng)（201004050），國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目（31200506），“十二五”農(nóng)村領(lǐng)域國(guó)家科技計(jì)劃課題（2012BAD01B020109）

韋如萍(1978-)，女，廣西環(huán)江人，碩士研究生，高級(jí)工程師，主要從事林木遺傳育種研究

胡德活(1962-)，男，廣東梅州人，研究員，主要從事林木遺傳育種研究；E-mail: hudehuo@163.com

[本文編校：羅 列]